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Mikrotom
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikrotom, welches aus einem Messer, einem mittels eines Haupt- schlittens in Schneidrichtung hin-und herbeweglichen Präparathalter und einer Vorschubeinrichtung be- steht, welche nach jedem Schneidvorgang den Präparathalter um einen bestimmten, einstellbaren Vor- schubbetrag gegenüber dem Messer schrittweise zustellt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Vorschubeinrichtung des Mikrotoms derart zu gestalten, dass extrem kleine Schnittdicken, z. B. in der Grössenordnung von l , mit der gewünschten Genauigkeit und Gleich- mässigkeit erreicht werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Vor- schubeinrichtung aus einem sich in Schneidrichtung erstreckenden Keil besteht, auf dessen Keilfläche ein
Vorsprung des im Hauptschlitten verstellbar gelagerten Präparathalters kraftschlüssig aufliegt, während eine durch einen Anschlag gesteuerte und mit dem Keil getriebemässig gekuppelte Schrittschalteinrich- tung vorzugsweise gegen Ende der Hauptschlittenrücklaufbewegung eine Verstellung des Keiles in Schneid- richtung und somit einen Vorschub des Präparathalters gegenüber dem Messer bewirkt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung die Anordnung in der Weise getroffen, dass der Keil mit seiner Schrittschalteinrichtung an einem in Vorschubrichtung des Präparathalters am Hauptschlitten verstellbar gelagerten Zusatzschlitten angeordnet ist, welcher mittels eines weiteren, mit einer Gegenfläche des Zusatzschlittens zusammen- arbeitenden und sich mit seiner Keilfläche an einer am Hauptschlitten angeordneten Stützfläche auflie- genden Zusatzkeiles und einer mit demselben zusammenarbeitenden, ebenfalls im Zusatzschlitten ange- ordneten, weiteren Schrittschalteinrichtung verschiebbar ist, so dass infolge Addition der beiden Keilvor- schübe eine Gesamtverschiebung des Präparathalters gegenüber dem Messer bewirkt wird.
Es ist dabei von Vorteil, die Steigung der beiden Keile verschieden gross zu halten, so dass man den einen Keil zur Grobzustellung und den andern Keil zur Feineinstellung des schrittweisen Vorschubes vom
Präparathalter verwenden kann.
Es ist ausserdem zweckdienlich, den mit der Schrittschalteinrichtung zusammenarbeitenden Anschlag einstellbar zu gestalten, so dass die Grösse der jeweiligen mittels des Keiles erreichten Vorschubbewegung des Präparathalters veränderbar ist.
Bei Mikrotomen der eingangs beschriebenen Art besteht die Gefahr, dass nach einem Schneidvorgang beim Rücklauf des Präparathalters in die zum nächsten Schneidvorgang notwendige Ausgangsstellung das
Präparat während dieses Rücklaufes am Messer vorbeistreicht und hiedurch unerwünschte Verkratzungen, Beschädigungen od. dgl. erleidet. Es ist nun eine weitere Aufgabe der Erfindung, diesen Mangel sicher zu beseitigen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass dem Präparathalter eine von der Vorschub- einrichtung unabhängig arbeitende Zusatzeinrichtung zugeordnet ist, welche nach Beendigung des Schneid- vorganges ein Abheben des Präparates um ein geringfügiges Mass aus der Schneidebene und gegen Ende des Rücklaufes vom Präparathalter in die nächste Schneidvorgangausgangsstellung ein Rückstellen des Prä-
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parates um das gleiche Mass in die Schneidebene bewirkt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Abhebeeinrichtung ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung die Anordnung in der Weise getroffen, dass die Zusatzeinrichtung aus einem um seine Längsachse verdrehbaren, zylindrischen und mindestens an einer Längsseite abgeflachten Steuerzapfen besteht, welcher unter Federwirkung einerseits mit der Endfläche eines im Präparathalter verschiebbaren, von der Vorschubeinrichtung betätigten Vorsprungesund anderseits mit einer Gegenfläche am Präparathalter selbst in Auflage gehalten wird.
Es ist dabei von Vorteil, mit dem Steuerzapfen einen Schalthebel fest zu verbinden, welcher zwecks Verdrehung bzw. Umschaltung des Steuerzapfens mit zwei ortsfesten, jeweils gegen Ende der Hin- bzw. Herbewegung des Präparathalters in der Schneidrichtung wirksamen Anschlägen abwechselnd zusammenarbeitet.
In der nachstehenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. l das Mikrotom in schematischer Ansicht, Fig. 2 eine Einzelheit zu Fig. 1 in Draufsicht, Fig. 3 das Mikrotom in einer andern Betriebsstellung, Fig. 4-6 weitere Einzelheiten des Mikrotoms, und Fig. 7 eine schematische Darstellung der Präparatbewegungsvorgänge im vergrösserten Massstab.
Das Mikrotom ist auf einer Grundplatte 10 aufgebaut, welche einen nur schematisch angedeuteten Halter 12 für das Messer 14 trägt. Der Messerhalter ist dabei vorzugsweise nach allen Richtungen verstellbar und in der eingestellten Lage feststellbar, so dass die Schneide des Messers in die zum Schneiden des Präparates günstigste Stellung bringbar ist.
Das Präparat 16 ist in einem zylindrischen Mantel 16a, z. B. Kunststoff eingegossen, welcher mit Hilfe von nicht näher dargestellten Spannmitteln in einem Präparathalter 18 eingesetzt ist. Dieser Halter hat beispielsweise die Gestalt eines Schlittens, welcher in Rollenführungen 20a eines Hauptschlittens 20 in waagrechter Richtung verschiebbar gelagert ist. Der Hauptschlitten selbst ist auf einer senkrechten Wand 10a der Grundplatte 10 in einer Geradführung lOb derart verstellbar, dass er in senkrechter Richtung bewegt werden kann. Es sind hiebei nicht dargestellte Rückstellfedern vorgesehen, welche bestrebt sind, den Hauptschlitten 20 in seine obere Endlage zu bewegen. Durch einen geeigneten Antrieb, z.
B. durch eine motorisch angetriebene und den Hauptschlitten 20 entgegen den Rückstellfedern nach unten in Schneidrichtung treibende, exzentrische Kurvenscheiben, z. B. eine Herzkurve, wird eine Auf- und Abbewegung des Hauptschlittens 20 mit konstanter Geschwindigkeit und konstantem Hub erzielt. Auf diese Weise wird eine zum Schneiden von mehreren Präparatscheiben erforderliche stetige Auf- und Abbewegung des Präparathalters 16 gegenüber dem feststehenden Messer 14 erzielt.
Am Hauptschlitten 20 ist ein Zusatzschlitten 22 in waagrechter Richtung mittels Führungsrollen 24 od. dgl. verschiebbar geführt. Eine in senkrechter Richtung sich erstreckende und am Zusatzschlitten 22 befestigte Leiste 26 hat zwei zueinander parallel verlaufende Auflageflächen 26a und 26b. Ferner sind zwei sich ebenfalls senkrecht erstreckende Keile 28 und 30 vorgesehen, die sich in der dargestellten Weise mit ihren Geradflächen 28a und 30a beiderseits an der Leiste 26 abstützen. Der Keil 30 liegt mit seiner Keilfläche 30b ausserdem an einer am Hauptschlitten 20 befestigten Gegenleiste 32 auf, deren Abstützfläche 32a einen der Steigung des Keiles 30 entsprechenden Gegenanstieg aufweist.
Der Keil 28 ist dagegen mit seiner Keilfläche 28b dem Präparathalter 18 zugewendet, so dass ein axialer Vorsprung 18a desselben auf der Keilfläche 28b gleiten kann. Eine am Hauptschlitten 20 und am Präparathalter 18 angreifende Feder 34 sichert die Anlage zwischen dem Vorsprung 18a und dem Keil 28. Diese Feder sichert dadurch ausserdem die kraftschlüssige Anlage der Keile 28 und 30 mit den ihnen zugeordneten Abstützflächen. Die Steigung der beiden Keile ist-wie aus den Zeichnungen bereits ersichtlich-sehr gering, so dass eine Selbsthemmung zwischen den Keilen und den ihnen zugeordneten Abstützflächen herrscht. Die Keile können also unter der Wirkung der Feder 34 nicht verstellt werden.
Mit dem Keil 28 ist eine Gewindemutter 36 fest verbunden, in welche eine mit entsprechendem Gewinde versehene Leitspindel 38 eingreift. Es sind dabei nicht dargestellte Mittel vorgesehen, welche diese Leitspindel am Zusatzschlitten 22 derart verankern, dass sie gegenüber demselben nur um ihre Längsachse verdrehbar ist. Am glatten Ende der Leitspindel 38 ist ein Schaltrad oder sperrad 40 befestigt, in welches eine Schaltklinke 42 unter dem Druck einer nicht dargestellten Feder eingreift. Diese Klinke ist dabei an einem Zapfen 44 schwenkbar gelagert, der in einem Segment 46 festsitzt. Dieses Segment ist wieder um das Ende der Leitspindel 38 frei drehbar gelagert und trägt am Umfang eine Schrägverzahnung, welche mit einer entsprechenden Schrägverzahnung eines Schaltschiebers 48 in Ein-
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griff steht.
Mit seinen zwei Führungsaugen ist der Schaltschieber 48 an einer mit dem Zusatzschlitten 22 fest verbundenen Führungsstange 50 in senkrechter Richtung verschiebbar geführt. Mit seiner unteren Endfläche liegt der Schaltschieber 48 in der unteren Endlage des Hauptschlittens 20 an einem ortsfesten Anschlag 52 der Grundplatte 10a auf. Die obere Endfläche des Schaltschiebers 48 arbeitet dagegen mit einem Steueranschlag 54 zusammen, welcher am oberen Ende der Grundplatte 10a einstellbar angeordnet ist, um eine frühere oder spätere Begrenzung für die Bewegung des Schaltschiebers 48 während der Aufwärts- bzw. Rücklaufbewegung des Schlittens 20 zu erreichen.
Zu diesem Einstellzweck ist der Steueranschlag 54 darstellungsgemäss mittelseines Gewindeeinstellknopfes 56 in Richtung auf den Schaltschieber 48 axial verschiebbar. Es könnten selbstverständlich an Stelle einer solchen Ausbildung des Steueranschlages mehrere, abgestufte Steueranschläge vorgesehen sein, welche durch Verschiebung oder Verdrehung eines Stellknopfes wahlweise in die zur Zusammenarbeit mit dem Schaltschieber erforderliche Einstellage gebracht werden. In jedem Falle ist es jedoch zweckdienlich, dem Stellknopf 56 für den Steueranschlag 54 eine Einstellskala zuzuordnen.
Es ist vorstehend die aus den Elementen 36-54 bestehende Schrittschalteinrichtung für den Keil 28 beschrieben. Dem andern Keil 30 ist eine ähnlich aufgebaute schrittschalteinrichtung zugeordnet, so dass es sich aus Gründen der Einfachheit erübrigen dürfte, den analogen Aufbau dieser weiteren Schrittschalteinrichtung im einzelnen nochmals zu beschreiben. Um jedoch einen übersichtlichen Vergleich zu ermöglichen, sind die entsprechenden Elemente dieser weiteren Schrittschalteinrichtung mit den gleichen Bezugszahlen wie die Elemente 36 - 54 der erstbeschriebenen Schrittschalteinrichtung versehen, tragen aber den Zusatz "a".
Die beiden Keile 28 und 30 weisen verschiedene Steigungen an ihren Keilflächen auf. Der Keil 28 hat, wie schon die Zeichnungen erkennen lassen, einen kleineren Steigungswinkel und wird deshalb zur Feineinstellung des Vorschubes benutzt. Der Keil 30 besitzt dagegen einen stärkeren Steigungswinkel und dient somit zur Grobeinstellung.
Der Vorsprung 18a ist mit dem Präparatschlitten 18 nicht fest verbunden, sondern als ein flacher Schieber ausgebildet, der in einer entsprechenden Führung 18b des Schlittens 18 in waagrechter Richtung verschiebbar ist. In einer weiteren waagrechten und als Vierkantloch ausgebildeten Führung 18c des Schlittens 18 ist ein zylindrischer Steuerzapfen 60 eingesetzt.
Der Durchmesser des Steuerzapfens 60 und die lichte Weite des Vierkantloches 18c sind dabei derart abgestimmt, dass der Steuerzapfen im Vierkantloch drehbar geführt ist (vgl. Querschnitt nach Fig. 5). Der Steuerzapfen 60 hat auf der einen Längsseite eine Abflachung 60a und auf der gegenüberliegenden Längsseite eine Abflachung 60b (Fig. 6). Die beiden Abflachungen sind dabei zueinander und zur Achse des Steuerzapfens parallel. Am oberen Ende des Steuerzapfens 60 ist ein Dreikant 60c vorgesehen, auf dem ein Schalthebel 62 befestigt ist. Ausserdem sind mit Hilfe von einigen Schrauben am Gestell 10a des Mikrotoms zwei Anschläge 64 und 66 ortsfest angebracht, welche mit dem Schalthebel 62 in der später noch erläuterten Weise zusammenarbeiten.
Das beschriebene Mikrotom arbeitet in folgender Weise :
Es sei zunächst unterstellt, dass im Darstellungsfalle mittels der Stellknöpfe 56 und 56a sowohl der Fein- als auch der Grobzustellbetrag für den Präparathalter 18 eingestellt wurde. Es werden also demgemäss beide Keile 28 und 30 zum Vorschub wirksam und der Vorschubgesamtbetrag ergibt sich aus der Addition der beiden einzelnen Keilvorschübe.
In der obersten Stellung, also in der Schneidvorgangausgangsstellung, nehmen die Mikrotom-Elemente die Lage nach Fig. 3 ein. In der schematischen Bewegungsdarstellung nach Fig. 7 ist diese Ausgangsstellung als Punkt 1 bezeichnet. In dieser Stellung liegt der Vorsprung 18a einerseits an der Keilfläche 28a und anderseits an der zylindrischen Umfangsfläche des Steuerzapfens 60 auf. Aus dieser Ausgangsstellung wird der Hauptschlitten 20 durch den ansteigenden Bereich der vorstehend erwähnten Antriebskurve und entgegen der Kraft der ebenfalls vorstehend erwähnten Rückstellfedern von oben nach unten bewegt, wobei das Messer 14 vom Präparat 16 eine Scheibe von z. B. 1p Dicke (oder noch dünner) abschneidet.
Gegen Ende der nach unten gehenden Schneidbewegung erreichen die Elemente die in Fig. 7 mit Punkt II gekennzeichnete Stellung, in welcher der Schalthebel 62 auf den unteren ortsfesten Anschlag 64 trifft und hiebei verschwenkt wird, wobei der Steuerzapfen 60 aus der Stellung nach Fig. 3 im Uhrzeigersinne in die Stellung nach Fig. l verdreht bzw. umgeschaltet wird. Im Zuge dieser Umschaltbewegung kommt nun die Abflachung 60a des Steuerzapfens 60 mit dem Vorsprung 18a und die Abflachung 60b mit der ihr gegenüberliegenden Fläche des Vierkantloches 18c in Eingriff, so dass nun der Präparatschlitten 18 unter dem Einfluss der Feder 34 um ein geringes Mass M aus der Schneidebene I-II zurückgezogen wird.
Dieses Mass M ergibt sich aus der Differenz zwischen dem
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Durchmesser D des Steuerzapfens 60 und dem Abstand A der Parallelflächen 60aund60b (M=D-A).
Erfahrungsgemäss wird dieses Mass M etwa 0, 5 mm betragen.
Nach dem Schneidvorgang und dem anschliessenden Rückziehen des Präparathalters erreichen dann die Mikrotom-Elemente die in Fig. 1 dargestellte und im Schema nach Fig. 7 mit Punkt III bezeichnete unterste Stellung. Es kommt dann wieder der absteigende Bereich der sich kontinuierlich drehenden Antriebskurve zur Wirkung und unter dem Einfluss der Rückstellfedern wird nunmehr der Hauptschlitten aus der Stellung nach Fig. l und aus Punkt III nach Fig. 7 senkrecht nach oben bewegt. Über die Führungen 20a und 24 werden vom Hauptschlitten 20 auch der Zusatzschlitten 22 und der Präparathalter 18 in der gleichen senkrechten Richtung mitgenommen. Mit dem Zusatzschlitten 22 bewegen sich ausserdem die Elemente der beiden Schrittschalteinrichtungen einschliesslich der über Reibung in der Schrägverzahnung mitgeschleppten Schaltschieber 48 und 48a nach oben.
Sobald während der Aufwärtsbewegung die Mikrotom-Elemente soweit gehoben sind, dass sich das Präparat 16 wieder oberhalb des Messers 14 befindet und der Schalthebel 62 schliesslich auf den oberen Anschlag 66 auftrifft (Punkt IV), so wird der Schalthebel 62 wieder entgegen dem Uhrzeigersinne verschwenkt, der Steuerzapfen 60 aus der Lage nach Fig. 1 in die Lage nach Fig. 3 umgeschaltet sowie der Präparatschlitten 18 demzufolge wieder um das gleiche Mass M waagrecht nach vorne, also gegen das Messer 14 verschoben (Rückstellung IV-V).
Nach dieser Rückstellung des Präparatschlittens 18 wieder in die alte Schneidebene I-II tritt dann-wie nachstehend noch näher erläutert wird-während der Endphase der Aufwärtsbewegung die eigentliche, durch die beiden Keile und die Schrittschalteinrichtungen betätigte Vorschubeinrichtung in Tätigkeit, welche nun den Präparatschlitten 18 aus der alten Schneidebene in eine neue, im Punkt VI beginnende, strichpunktiert angedeutete senkrechte Ebene für den Schnitt der nächsten Präparatscheibe bewegt. Diese eigentliche Vorschubbewegung verläuft also nach dem Schema der Fig. 7 von Punkt V nach Punkt VI, wobei der waagrechte Abstand der Punkte I-VI dem Vorschubbetrag ( ) entspricht.
Es sei nun angenommen, dass bei dieser letzten den Vorschub selbst bestimmenden Phase der Auf- wärtsbewegung der Schlitten 18,20 und 22 zunächst der Schaltschieber 48a auf den ihm zugeordneten Steueranschlag 54a auftrifft und daher an einer weiteren Aufwärtsbewegung gehindert wird, die genannten Schlitten dagegen ihre Aufwärtsbewegung bis in die oberste Endstellung des Hauptschlittens 20 fortsetzen. Die Schrägverzahnung des nach oben getriebenen Segments 46a wird sich daher in der Schrägverzahnung des ortsfest angehaltenen Schaltschiebers 48a abwälzen, was eine entgegen dem Uhrzeigersinne gerichtete Drehbewegung des Segments 46a während seiner Aufwärtsbewegung verursacht (Fig. 4).
Die mit dem Segment 46a verbundene Klinke 42a wird infolgedessen das Sperrad 44a und somit auch die Leitspindel 38a entgegen dem Uhrzeigersinne drehen, was wieder eine nach unten gerichtete Verstellung des Keiles 30 relativ zum Zusatzschlitten 22 zur Folge hat. Der Keil 30 wird also in Richtung des in Fig. 3 eingetragenen Pfeiles verstellt und gleitet dabei auf der Gegenfläche 32a der Abstützleiste 32. Diese Bewegung verursacht wieder, dass durch die Geradfläche 30a des Keiles 30 die Mittelleiste 26 und somit auch der sie tragende Zusatzschlitten 22 (zusammen mit allen von ihm getragenen Elementen) geringfügig seitlich, also in waagrechter Richtung relativ zum Hauptschlitten 20 verschoben wird.
Es ist einleuchtend, dass während dieser seitlichen Verschiebung des Zusatzschlittens 22 der Keil 28 ebenfalls seitlich mitbewegt wird und über den Vorsprung 18a den Präparathalter 18 um den eingestellten Grobbetrag gegen das Messer 14 verstellt.
Es sei nun unterstellt. dass der Schaltschieber 48 eine kurze Zeitspanne nach diesem Grobvorschub ebenfalls auf seinen Anschlag 54 während der Aufwärtsbewegung des Hauptschlittens 20 antrifft. Die Schrittschalteinrichtung 36 - 52 wird nun in analoger Weise in Tätigkeit treten und den andern Keil 28 gering- fügiggegenüberdemnunseitliehunbeweglichenZusatzschlitten 22 nach oben verstellen (s. den inFig. 3 eingetragenen Pfeil). Über die ansteigende Keilfläche 28b wird dabei der Vorsprung 18a samt Präparat-
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sten, in Fig. 3 dargestellten Endlage der Mikrotom-Elemente sowohl Grob- als auch Feinvorschub durchgeführt sind, falls beide Schrittschalteinrichtungen durch die Stellknöpfe 56 bzw. 56a eingestellt sind.
Man kann natürlich auch jeden der beiden Stellknöpfe wahlweise auf "Null" stellen, was zurFolge hat, dass der ihm zugeordnete Schaltschieber während der Aufwärtsbewegung des Hauptschlittens nicht angehalten wird. In diesem Falle bestimmt nur derjenige Keil den Vorschub (Fein-oder Grobvorschub), der eben mittels seines Stellknopfes in Tätigkeit gesetzt ist.
Nach Durchführung der Aufwärtsbewegung des Hauptschlittens 20 (vom Punkt III nach Punkt VI)
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wird somit sowohl der Präparatschlitten 18 um das Mass M wieder vorgeschoben, als auch um den eingestellten Vorschubbetrag gegen das Messer 14 zugestellt.
Es sei noch erwähnt, dass gegen Ende der Abwärts- bzw. Schneidbewegung I-lI -III die Schaltschieber 48 und 48a wieder auf ihre ortsfesten Gegenanschläge 52 bzw. 52a auftreffen und bei noch laufenden Schlitten 18,20, 22 angehalten werden. Es folgt daraus eine Relativbewegung der Schaltschieber 48 bzw. 48a gegenüber ihren Segmenten 46 bzw. 46a, was eine Rückverdrehung dieser Segmente im Uhrzeigersinne, also entgegen den in Fig. 4 eingetragenen Pfeilen erzeugt. Die Klinke 42 bzw. 42a wird dabei ausser Eingriff mit dem zugeordneten Sperrad 40 bzw. 40a gebracht und bei unverdrehbarer Leitspindel 38 bzw. 38a leer in eine neue Ausgangsstellung ähnlich Fig. 2 gestellt.
Es dürfte einleuchtend sein, dass-im Gegensatz zu der vorstehend als Beispiel beschriebenen Folge der Steuervorgang zum Abheben, Rückstellen und Vorschub des Präparats - die Vorschubeinrichtung und die Zusatzeinrichtung derart aufeinander abgestimmt sein könnten, dass zunächst der Vorschub selbst und dann erst das Rückstellen des Präparats in die Schneidebene stattfindet, oder aber beide Steuervorgänge zugleich vor sich gehen.
Aus dem vorstehenden ergibt sich klar, dass bei der erfindungsgemässen, mit mindestens einem Vorschubkeil ausgerüsteten Vorschubschrittschaltung des Mikrotoms infolge der geringen Steigung des Keiles auch ein nur sehr geringfügiger Vorschub (Feinvorschub) ohne Schwierigkeiten erreichbar und somit das Schneiden von Präparatscheiben von äusserst geringer Dicke, z. B. l u und darunter mit der erforderlichen Genauigkeit und Konstanz möglich ist. Durch Zuordnung eines weiteren, der Grobzustellung dienenden Keiles lassen sich ausserdem infolge Addition derbeiden Vorschübe im Bedarfsfalle auch grössere Scheibendicken erreichen, oder eine Entfernung der unerwünschten Präparatpartien mit Hilfe von groben Scheiben in rascher Weise bewerkstelligen.
Ausserdem wird mittels der erfindungsgemässen Zusatzeinrichtung nach jedem Schneidvorgang und vor dem Rücklauf des Präparathalters in die zum nächsten Schneidvorgang erforderliche Ausgangsstellung das Präparat um ein geringfügiges Mass M aus der Schneidebene zurückgezogen. Das in die Ausgangsstellung für neuen Scheibenschnitt laufende Präparat geht also in einem diesem Mass entsprechenden Abstand am Messer vorbei, so dass unerwünschte Verkratzungen, Beschädi- gungenod. dgl. anderStirnseite des Präparats sicher vermieden werden. Sobald jedoch während des Rücklaufes das Präparat am Messer vorbeigegangen ist, wird durch die Zusatzeinrichtung ein Rückstellen des Präparats um das gleiche Mass M wieder selbsttätig bewerkstelligt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mikrotom, bestehend aus einem Messer, einem mittels eines Hauptschlittens in Schneidrichtung hin-und herbeweglichen Präparathalter und einer Vorschubeinrichtung, welche nach jedem Schneidvorgang den Präparathalter um einen bestimmten, einstellbaren Vorschubbetrag gegenüber dem Messer schritt- weise zustellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtungaus einem sich in Schneidrichtung erstreckenden Keil besteht, auf dessen Keilfläche ein Vorsprung des im Hauptschlitten verschiebbar gelagerten Präparathalters kraftschlüssig aufliegt,
während eine durch einen Anschlag gesteuerte und mit dem Keil getriebemässig gekuppelte Schrittschalteinrichtung vorzugsweise gegen Ende der Haupt- schlittenrücklaufbewegung eine Verstellung des Keiles in Schneidrichtung und somit einen Vorschub des Präparathalters gegenüber dem Messer bewirkt.
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Microtome
The invention relates to a microtome which consists of a knife, a specimen holder that can be moved back and forth in the cutting direction by means of a main slide, and a feed device which, after each cutting process, moves the specimen holder by a specific, adjustable feed amount relative to the knife delivers gradually.
It is the object of the invention to design the feed device of the microtome such that extremely small slice thicknesses, e.g. B. in the order of magnitude of 1, can be achieved with the desired accuracy and uniformity. According to the invention, this object is achieved in that the feed device consists of a wedge which extends in the cutting direction and has a wedge surface on its wedge surface
The projection of the adjustable preparation holder in the main slide rests in a force-locking manner, while a stepping device controlled by a stop and coupled with the wedge as a gearing, preferably towards the end of the main slide return movement, causes the wedge to be adjusted in the cutting direction and thus an advance of the preparation holder towards the knife.
In the preferred embodiment of the subject matter of the invention, according to a further feature of the invention, the arrangement is made in such a way that the wedge with its stepping device is arranged on an additional slide which is adjustable in the feed direction of the preparation holder on the main slide and which by means of a further, with a counter surface of the additional slide cooperating and with its wedge surface resting on a support surface arranged on the main slide and an additional stepping device working together with the same, also arranged in the additional slide, so that as a result of the addition of the two wedge feeds, a total displacement of the preparation holder opposite the knife.
It is advantageous to keep the inclination of the two wedges different so that one wedge is used for coarse feed and the other wedge for fine adjustment of the gradual feed
Can use specimen holder.
It is also expedient to make the stop cooperating with the indexing device adjustable, so that the size of the respective advancing movement of the preparation holder achieved by means of the wedge can be changed.
In the case of microtomes of the type described at the outset, there is a risk that, after a cutting process, when the specimen holder returns to the starting position required for the next cutting process
The preparation brushes past the knife during this return movement and as a result suffers from undesirable scratches, damage or the like. It is now a further object of the invention to safely remedy this deficiency.
According to the invention, this is achieved in that the specimen holder is assigned an additional device which works independently of the feed device and which, after the end of the cutting process, lifts the specimen by a small amount from the cutting plane and towards the end of the return from the specimen holder to the next cutting process starting position resetting the pre-
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ready by the same amount in the cutting plane.
In the preferred embodiment of the lifting device, according to a further feature of the invention, the arrangement is made in such a way that the additional device consists of a cylindrical control pin which can be rotated about its longitudinal axis and which is flattened on at least one longitudinal side and which, under the action of a spring, connects on the one hand with the end face of a specimen holder displaceable, actuated by the feed device projection and on the other hand is held in contact with a counter surface on the specimen holder itself.
It is advantageous to firmly connect a switching lever to the control pin, which alternately works together for the purpose of rotating or switching the control pin with two stationary stops that are effective towards the end of the back and forth movement of the preparation holder in the cutting direction.
In the following description, an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to drawings. 1 shows the microtome in a schematic view, FIG. 2 shows a detail of FIG. 1 in plan view, FIG. 3 shows the microtome in a different operating position, FIGS. 4-6 show further details of the microtome, and FIG. 7 shows a schematic representation of the specimen movement processes on an enlarged scale.
The microtome is built on a base plate 10 which carries a holder 12 for the knife 14, which is only indicated schematically. The knife holder is preferably adjustable in all directions and can be locked in the set position so that the cutting edge of the knife can be brought into the most favorable position for cutting the specimen.
The preparation 16 is in a cylindrical jacket 16a, for. B. plastic is poured in, which is inserted in a specimen holder 18 with the help of clamping means not shown. This holder has, for example, the shape of a slide, which is mounted displaceably in the horizontal direction in roller guides 20a of a main slide 20. The main slide itself is adjustable in a straight guide 10b on a vertical wall 10a of the base plate 10 in such a way that it can be moved in the vertical direction. Return springs, not shown, are provided, which strive to move the main slide 20 into its upper end position. A suitable drive, e.g.
B. by a motor-driven and the main slide 20 against the return springs driving down in the cutting direction, eccentric cam discs, z. B. a heart curve, an up and down movement of the main slide 20 is achieved at constant speed and constant stroke. In this way, a constant up and down movement of the preparation holder 16 with respect to the stationary knife 14, which is required for cutting several specimen slices, is achieved.
On the main slide 20, an additional slide 22 is guided displaceably in the horizontal direction by means of guide rollers 24 or the like. A bar 26 extending in the vertical direction and fastened to the additional slide 22 has two support surfaces 26a and 26b which run parallel to one another. Furthermore, two wedges 28 and 30, which likewise extend vertically, are provided which, in the manner shown, are supported with their straight surfaces 28a and 30a on both sides of the bar 26. The wedge 30b also rests with its wedge surface 30b on a mating strip 32 fastened to the main slide 20, the support surface 32a of which has a counter rise corresponding to the slope of the wedge 30.
The wedge 28, on the other hand, faces the specimen holder 18 with its wedge surface 28b so that an axial projection 18a of the same can slide on the wedge surface 28b. A spring 34 acting on the main slide 20 and on the specimen holder 18 secures the contact between the projection 18a and the wedge 28. This spring also ensures the frictional contact of the wedges 28 and 30 with the supporting surfaces assigned to them. As can already be seen from the drawings, the slope of the two wedges is very small, so that there is self-locking between the wedges and the supporting surfaces assigned to them. The wedges can therefore not be adjusted under the action of the spring 34.
A threaded nut 36 is firmly connected to the wedge 28, in which a lead screw 38 provided with a corresponding thread engages. Means, not shown, are provided, which anchor this lead screw on the additional slide 22 in such a way that it can only be rotated about its longitudinal axis relative to the latter. At the smooth end of the lead screw 38, a ratchet wheel or locking wheel 40 is attached, in which a pawl 42 engages under the pressure of a spring, not shown. This pawl is pivotably mounted on a pin 44 which is fixed in a segment 46. This segment is again mounted freely rotatably around the end of the lead screw 38 and has a helical toothing on the circumference, which meshes with a corresponding helical toothing of a slide switch 48.
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handle stands.
The slide switch 48 is guided with its two guide eyes on a guide rod 50 fixedly connected to the additional slide 22 so that it can be displaced in the vertical direction. In the lower end position of the main slide 20, the slide switch 48 rests with its lower end face on a stationary stop 52 of the base plate 10a. The upper end surface of the slide switch 48, on the other hand, cooperates with a control stop 54 which is adjustably arranged at the upper end of the base plate 10a in order to achieve an earlier or later limit for the movement of the slide switch 48 during the upward or backward movement of the slide 20.
For this purpose of adjustment, the control stop 54 is shown axially displaceable in the direction of the slide switch 48 by means of a threaded adjustment knob 56. Instead of such a design of the control stop, several graded control stops could of course be provided, which can be brought into the setting position required for cooperation with the slide switch by shifting or rotating an adjusting knob. In any case, however, it is useful to assign an adjustment scale to the adjusting knob 56 for the control stop 54.
The stepping device for the wedge 28 consisting of the elements 36-54 is described above. The other wedge 30 is assigned a similarly constructed stepping device, so that for reasons of simplicity it should be superfluous to describe the analogue construction of this further stepping device in detail. However, in order to enable a clear comparison, the corresponding elements of this further stepping device are provided with the same reference numbers as the elements 36-54 of the stepping device described above, but have the suffix "a".
The two wedges 28 and 30 have different slopes on their wedge surfaces. As the drawings show, the wedge 28 has a smaller pitch angle and is therefore used to fine-tune the feed. The wedge 30, on the other hand, has a greater angle of inclination and is therefore used for rough adjustment.
The projection 18a is not firmly connected to the specimen slide 18, but is designed as a flat slide which can be displaced in the horizontal direction in a corresponding guide 18b of the slide 18. A cylindrical control pin 60 is inserted in a further horizontal guide 18c of the carriage 18, which guide 18c is designed as a square hole.
The diameter of the control pin 60 and the inside width of the square hole 18c are matched in such a way that the control pin is rotatably guided in the square hole (see cross section according to FIG. 5). The control pin 60 has a flat 60a on one longitudinal side and a flat 60b on the opposite longitudinal side (FIG. 6). The two flats are parallel to each other and to the axis of the control pin. At the upper end of the control pin 60, a triangle 60c is provided on which a shift lever 62 is attached. In addition, with the aid of a few screws, two stops 64 and 66 are fixedly attached to the frame 10a of the microtome and work together with the switching lever 62 in the manner explained below.
The microtome described works in the following way:
It is initially assumed that, in the case of the illustration, both the fine and the coarse feed amount for the specimen holder 18 have been set by means of the adjusting buttons 56 and 56a. Accordingly, both wedges 28 and 30 are effective for the feed and the total feed amount results from the addition of the two individual wedge feeds.
In the uppermost position, that is to say in the starting position of the cutting process, the microtome elements assume the position according to FIG. 3. In the schematic movement illustration according to FIG. 7, this starting position is designated as point 1. In this position, the projection 18a rests on the one hand on the wedge surface 28a and on the other hand on the cylindrical peripheral surface of the control pin 60. From this starting position, the main slide 20 is moved from top to bottom by the rising region of the aforementioned drive cam and against the force of the also aforementioned return springs, the knife 14 from the preparation 16 being a disc of z. B. 1p thickness (or even thinner).
Towards the end of the downward cutting movement, the elements reach the position marked in FIG. 7 with point II, in which the switching lever 62 hits the lower stationary stop 64 and is pivoted, the control pin 60 from the position according to FIG Is rotated or switched clockwise to the position according to FIG. In the course of this switching movement, the flat 60a of the control pin 60 comes into engagement with the projection 18a and the flat 60b with the opposite surface of the square hole 18c, so that the slide 18 is now under the influence of the spring 34 by a small amount M from the Cutting plane I-II is withdrawn.
This measure M results from the difference between the
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Diameter D of the control pin 60 and the distance A of the parallel surfaces 60a and 60b (M = D-A).
Experience has shown that this dimension M will be approximately 0.5 mm.
After the cutting process and the subsequent retraction of the specimen holder, the microtome elements then reach the lowest position shown in FIG. 1 and designated in the diagram according to FIG. 7 with point III. The descending area of the continuously rotating drive cam then comes into effect again and under the influence of the return springs the main slide is now moved vertically upwards from the position according to FIG. 1 and from point III according to FIG. Via the guides 20a and 24, the main slide 20 also carries along the additional slide 22 and the specimen holder 18 in the same vertical direction. With the additional slide 22, the elements of the two indexing devices, including the slide switches 48 and 48a dragged along by friction in the helical toothing, also move upwards.
As soon as the microtome elements are lifted during the upward movement until the specimen 16 is again above the knife 14 and the switching lever 62 finally hits the upper stop 66 (point IV), the switching lever 62 is pivoted counterclockwise again, the control pin 60 is switched from the position according to FIG. 1 to the position according to FIG. 3 and the specimen slide 18 is consequently again shifted horizontally forward by the same amount M, i.e. against the knife 14 (reset IV-V).
After this return of the specimen slide 18 back to the old cutting plane I-II - as will be explained in more detail below - during the final phase of the upward movement, the actual feed device, operated by the two wedges and the indexing devices, comes into operation, which now exits the specimen slide 18 the old cutting plane is moved into a new, dot-dashed vertical plane beginning at point VI for the section of the next specimen slice. This actual feed movement thus runs according to the scheme of FIG. 7 from point V to point VI, the horizontal distance between points I-VI corresponding to the feed amount ().
It is now assumed that in this last phase of the upward movement of the carriages 18, 20 and 22, which phase determines the advance itself, the slide switch 48a hits the control stop 54a assigned to it and is therefore prevented from further upward movement, whereas the mentioned carriages do theirs Continue upward movement to the uppermost end position of the main slide 20. The helical teeth of the upwardly driven segment 46a will therefore roll in the helical teeth of the stationary slide switch 48a, which causes a counterclockwise rotational movement of the segment 46a during its upward movement (FIG. 4).
The pawl 42a connected to the segment 46a will consequently turn the ratchet 44a and thus also the lead screw 38a counterclockwise, which again results in a downward adjustment of the wedge 30 relative to the additional slide 22. The wedge 30 is thus adjusted in the direction of the arrow entered in FIG. 3 and in the process slides on the opposite surface 32a of the support bar 32. This movement again causes the center bar 26 and thus also the additional slide 22 that carries it through the straight surface 30a of the wedge 30 (together with all of the elements carried by it) is shifted slightly laterally, that is, in the horizontal direction relative to the main slide 20.
It is evident that during this lateral displacement of the additional slide 22, the wedge 28 is also moved laterally and moves the specimen holder 18 by the set coarse amount against the knife 14 via the projection 18a.
It is now assumed. that the slide switch 48 also encounters its stop 54 during the upward movement of the main slide 20 a short period of time after this coarse advance. The stepping device 36-52 will now come into operation in an analogous manner and move the other wedge 28 slightly upwards in relation to the additional slide 22, which is now immovable (see the arrow entered in FIG. 3). Over the rising wedge surface 28b, the projection 18a together with the preparation
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Most end position of the microtome elements shown in Fig. 3 both coarse and fine feed are performed if both stepping devices are set by the knobs 56 and 56a.
Of course, each of the two adjusting buttons can also be set to "zero", which means that the slide switch assigned to it is not stopped during the upward movement of the main slide. In this case, only that wedge determines the feed (fine or coarse feed) which is activated by means of its adjusting knob.
After performing the upward movement of the main slide 20 (from point III to point VI)
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the specimen slide 18 is thus advanced again by the amount M and advanced against the knife 14 by the set amount of advance.
It should also be mentioned that towards the end of the downward or cutting movement I-II-III the slide switches 48 and 48a again strike their stationary counterstops 52 and 52a and are stopped while the carriage 18, 20, 22 is still running. This results in a relative movement of the slide switches 48 and 48a with respect to their segments 46 and 46a, which produces a reverse rotation of these segments in a clockwise direction, that is, counter to the arrows shown in FIG. The pawl 42 or 42a is brought out of engagement with the associated ratchet wheel 40 or 40a and, when the lead screw 38 or 38a cannot be rotated, is placed empty in a new starting position similar to FIG.
It should be evident that - in contrast to the sequence of the control process for lifting, resetting and advancing the preparation described above as an example - the advancing device and the additional device could be coordinated with one another in such a way that the feed itself is first followed by the resetting of the preparation takes place in the cutting plane, or both control processes are going on at the same time.
From the above, it is clear that in the case of the microtome feed step circuit equipped with at least one feed wedge, due to the slight incline of the wedge, only a very slight feed (fine feed) can be achieved without difficulty and thus the cutting of specimen slices of extremely small thickness, e.g. . B. l u and below with the required accuracy and constancy is possible. By assigning a further wedge used for the coarse infeed, larger slice thicknesses can also be achieved if necessary as a result of the addition of the two feeds, or the unwanted preparation parts can be removed quickly with the help of coarse slices.
In addition, by means of the additional device according to the invention, after each cutting process and before the return of the specimen holder into the starting position required for the next cutting process, the specimen is withdrawn by a small amount M from the cutting plane. The specimen moving into the starting position for a new slice thus passes the knife at a distance corresponding to this amount, so that undesirable scratches, damage or other damage occur. Like. On the face of the preparation can be safely avoided. However, as soon as the preparation has passed the knife during the return, the additional device automatically resets the preparation by the same amount M again.
PATENT CLAIMS:
1. Microtome, consisting of a knife, a specimen holder that can be moved back and forth in the cutting direction by means of a main slide and a feed device which, after each cutting process, gradually advances the specimen holder by a specific, adjustable feed amount relative to the knife, characterized in that the feed device comprises consists of a wedge extending in the cutting direction, on the wedge surface of which a projection of the specimen holder, which is slidably mounted in the main slide, rests in a force-locking manner,
while a stepping device controlled by a stop and coupled with the wedge as a gear, preferably towards the end of the main slide return movement, effects an adjustment of the wedge in the cutting direction and thus an advance of the preparation holder relative to the knife.
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